ההבדל בין זמן הטיסה ובין מצלמות המפות העומק 3D אחרות

היכולת לחוש ולתקשר עם העולם 3D הופכת להיות חשובה יותר ויותר בנוף הטכנולוגי של היום, ואחד המבטיחים ביותר הוא טכנולוגיית זמן טיסה (ToF). זהו פתרון פריצת דרך למפות עומק 3D, אשר צובר פופולריות בתחומים שאינם ניידים כגון אוטומציה תעשייתית וקמעונאות. למרות שהרעיון ToF קיים מאז שנות ה-90 יחד עם טכנולוגיית CCD לנעול, רק בשנים האחרונות הוא התבגר לאט כדי לענות על הדרישות הקשות של השוק המקצועי.

בפוסט הזה, נסתכל לעומק מדוע מצלמות ToF נהיות פופולריות יותר ויותר למפות עומק 3D, וכיצד הן שונות מתקני דימוי 3D אחרים כגון דימוי ראייה סטריאו ודימוי אור מובנה.

מה זה מפת עומק 3D?

מיפוי עומק 3D, יכול גם להיקרא חייזור עומק או מיפוי 3D. זוהי טכנולוגיה חדשנית שיוצרת תצוגה תלת ממדית של מרחב או אובייקט על ידי מדידת מרחק מדויק בין החיישן לנקודות שונות בסביבה. הוא עובר את המגבלות של נתוני מצלמות 2D מסורתיות והוא קריטי עבור יישומים הדורשים תפיסה מרחבית מדויקת ויכולות קבלת החלטות בזמן אמת.

בליבה,מיפוי עומק 3Dזה כרוך בהקרנה של מקור אור על אובייקט ולאחר מכן שימוש במצלמה או חיישן כדי לתפוס את האור המוענק. הנתונים הנתפסים ננתחים כדי לקבוע את עיכוב הזמן או סטייה בדפוס של האור המוענק כדי לייצר מפת עומק. במונחים של חובב, מפת עומק היא תוכנית דיגיטלית המתארת את המרחק היחסי בין כל אלמנט סצנה לבין החיישן.

מה זה טכנולוגיית ראייה סטריאו?

טכנולוגיית ראיית סטריאו בהשראת יכולת העין האנושית לתפוס עומק באמצעות ראיית דו-קולי. הטכנולוגיה משתמשת במושג של סטריאו פאראלקס כדי לחקות את מערכת הראייה של העין האנושית, שבו כל מצלמה רשמה את שדה הראייה שלה ואז משתמשת בתמונות השונות האלה כדי לחשב את המרחקים של חפצים בסצנה. הפארלקס הסטריאו הוא ההבדל בעמדה של תמונת אובייקט שנראית עין שמאל ועין ימין. והתהליך שבו המוח מוציא מידע על עומק מהתמונה דו-מימדית של הרשתית באמצעות הפארלקס הבינוקלי נקרא סטריאופסיס.

מצלמות חזון סטריאו משתמשות בטכנולוגיה זו. הם תופסים שתי תמונות נפרדות מנקודות מבט שונות (דומה לעין האדם) ולאחר מכן מקשרים מחשבתיות את התמונות הללו כדי לקבוע מרחקים של אובייקטים. מפות עומק נבנו על ידי זיהוי התכונות המתאימות בשתי התמונות ודיקה של ההסחה האופקית או הפאראלקס בין התכונות האלה. דבר אחד שצריך לשים לב הוא שככל שהפרלקס גדול יותר, כך האובייקט קרוב יותר למבקר.

איך מצלמת חזון סטריאו עובדת?

מצלמות ראייה סטריאו מחקות את הטכניקה של העין האנושית, אשר תופסת עומק באמצעות הגיאומטריה של טריאנגולציה, שם ישנם מספר תכונות מפתח לקחת בחשבון:

• קו בסיס: המרחק בין שתי המצלמות, דומה למרחק של התלמיד האנושי (~ 50- 75 מ"מ, מרחק התלמיד).
• רזולוציה: פרופורציונלית לעומק. חיישנים בעלי רזולוציה גבוהה יותר מספקים יותר פיקסלים לניתוח פאראלקס, ומאפשרים חישובים מדויקים יותר של עומק.
• אורך מוקד: אורך מוקד הוא פרופורציונלי לעומק השדה. משפיע על טווח העומק ועל שדה הראייה, אורך מוקד קצר, שדה ראייה רחב, אך תפיסת עומק של השדה הקרוב חלשה;מרחק מוקדהוא גבוה, שדה הראייה גדול, התצפית המפורטת יותר של חפצים בשדה הקרוב.

מצלמות ראייה סטריאו מתאימות במיוחד ליישומים חיצוניים הדורשים שדה ראייה גדול, כגון מערכות ניווט אוטומטיות ובנייה מחדש תלת מימדית. כמובן, הטכנולוגיה דורשת שהתמונה הנתפסת צריכה להיות די מפורטת ומקובעת או לא אחידה. אנו יכולים גם לשפר את הרקמים והפרטים האלה על ידי תאורה של הסצנה עם תאורה מובנית כדי לשפר את זיהוי התכונות ולשפר את איכות המפה העמוקה.

מה זה צילום אור מובנה?

דימוי אור מובנה הוא שיטה מתוחכמת של מיפוי עומק 3D המשתמשת במקור אור כדי להעלות דפוס על פני השטח ולאחר מכן לתפוס את העיוות של הדפוס הזה כפי שהוא מתקשר עם הגיאומטריה 3D של האובייקט. טכניקה זו מאפשרת מדידה מדויקת של מימדי אובייקט ושחזור של הצורה 3D שלו.

בתצלום 3D, מצלמות אור מובנית משתמשות במקור אור כגון לייזר או LED כדי להציג דפוס (בדרך כלל רשת או סדרה של פסים). מטרת הדפוס היא לשפר את יכולת המצלמה לזהות ולמדוד שינויים על פני השטח שהיא מאירה. כאשר הדפוס מאיר את פני השטח של אובייקט, הוא מתעוות בהתאם לצורתו לבין תכונותיו המרחביות של האובייקט. המשרדמודול מצלמהיכול לתפוס את הדפוסים המעוותים האלה בזוויות שונות למקור האור.

איך מצלמת אור מובנית עובדת?

צילום מצלמת אור מובנה כולל מספר צעדים, אשר מסוכמים בקצרה להלן:

• הצגת דפוס: דפוס אור מעוצב במיוחד משקף על אובייקט, אשר משופך כדי להשיג מיפוי 3D המבוסס על קווי התוואי של האובייקט.
• צילום תמונה: הדפוס המופרע נתפס על ידי המצלמה והשינויים בדפוס נצפויים בזווית מסוימת. עומק האובייקט מושמע על ידי השוואה של דפוס האור המוכר המוכר והאינטראקציה האור עם פני השטח 3D של האובייקט.
• טריאנגולציה: המצלמה משתמשת בדפוס המוכר המוכר והתמונה הנתפסת כדי לחשב את עומק האובייקט באמצעות טריאנגולציה כדי ליצור מפה 3D מפורט.

דיוק ופרוזולוציה של צילום אור מובנה מושפעים מגורמים כגון איכות מקור האור, מורכבות הדפוס ויכולת המצלמה לפענח פרטים. טכניקה זו יעילה במיוחד בסביבות שבהן התאורה נשלטת ושיפצי פני השטח של האובייקט נראים בבירור.

מה זה צילום זמן טיסה?

צילום זמן טיסה (ToF) כבר נבדק במאמר מיוחד. צילום זמן טיסה (ToF) הוא טכנולוגיה עם דיוק גבוה ביצועים בזמן אמת, והוא הפתרון המועדף על המפות עומק 3D כיום. בלב טכנולוגיית ToF הוא מקור האור, אשר מודד את הזמן שנדרש עבור אות האור להתפשט מהמצלמה, להדפיס את האובייקט, הצדדים המעוניינים יכולים להתייחס למאמר הקודם כדי לקבל מבט מעמיק על עקרונות טכנולוגיית ToF כמו גם היתרונות והמיקורים שלה.

ראייה סטריאו מול אור מובנה מול צילום זמן טיסה (ToF)

כאשר מדובר בצילומים תלת ממדיים, הבחירה בין ראייה סטריאו, צילום אור מובנה וטכניקות זמן טיסה (ToF) תלויה בדרך כלל בדרישות הספציפיות של היישום. לכל גישה יש את היתרונות והגבלות שלה, אשר נחקור בפירוט כדי לעזור לך להבין מדוע מצלמות ToF מוכרות יותר ויותר כאפשרות המועדפת עבור יישומי מיפוי 3D רבים.

מדוע מצלמת זמן טיסה (ToF) היא בחירה טובה יותר למפות 3D?

דיוק הוא קריטי לטכנולוגיית המפות 3D. למעלה, למדנו מה זה צילום עומק 3D, כמו גם מידע על זמן טיסה (ToF), אור מובנה, וראייה סטריאו. בואו נ સારાה בקצרה מדוע זמן טיסה מתאים יותר למפות 3D.

• מדידת עומק ישירה:מצלמות ToF יכולות למדוד עומק ישירות, הפשטות את דרישות עיבוד הנתונים בהשוואה לראייה סטריאו או מערכות אור מובנית המבוססות על אלגוריתמים מורכבים לחשב עומק המבוסס על הפארלקס של התמונה או עיוות הדפוס.
• מדויק גבוה וניתן להרחבה:מתן מדידות מדויקות גבוהות עד מ"מ עד ס"מ, בשילוב עם טווח עומק מתרחב, הופך את מצלמת ToF מתאימה היטב למדוד מדויק במרחקים שונים.
• מורכבות התוכנה:נתוני עומק מצלמת ToF נוצרים ישירות מהחיישן, ומפחיתים את הצורך באלגוריתמים. יעילות מעבדה של נתונים משופרת ויישום מהיר יותר.
• ביצועים טובים יותר באור נמוך:בהשוואה לראייה סטריאו, אשר מסתמכת על מקור אור, מצלמות Tof פועלות טוב יותר בתנאי אור נמוך בשל מקור אור פעיל ואמין.
• עיצוב קומפקטי ויעיל באנרגיה:בניגוד לחיישנים אחרים, מצלמות טופ הן קומפקטיות יותר וצרכות פחות כוח. אידיאלי למכשירים ניידים או מופעלים על סוללה.
• עיבוד נתונים בזמן אמת:מצלמת Tof תופסת ומעבדת נתונים של עומק במהירות רבה, מה שהופך אותה אידיאלית ליישומים בזמן אמת כמו רובוטיקה.

אילו יישומים זקוקים למצלמות זמן טיסה?

רובוטים ניידים אוטונומיים (AMR):מצלמת Tof מספקת מדידת מרחק בזמן אמת וזיהוי מכשולים, מה שנותן ל- AMR גמישות לנווט בסביבות חיצוניות ובתים מורכבות. עוזר לתכנון מסלול והימנעות מהתנגשות, שיפור אוטונומיה ואמינות של הרובוט.

רכבים מונחים באופן אוטומטי (AGVs):בסביבות מחסן וייצור, AGVs מצוידים במצלמות ToF להבטיח ניווט אמין וטיפול מדויק בחומר. נתוני העומק המוצעים על ידי מצלמות אלה תומכים באלגוריתמים מתקדמים למציאת נתיבים כדי לייעל את הלוגיסטיקה ולהפחית את התערבות האדם.

מכשירים נגד זיוף המבוססים על זיהוי פנים:מצלמות ToF במערכות זיהוי פנים מוגברת מונעות גישה לא מורשית באמצעות זיוף זיהוי פנים על ידי ניתוח נתונים מעמיקים שיכולים להבחין בין פנים אמיתיות לבין ניסיון לשכפל אותה (לדוגמה, מסכה או תמונה).

מסקנה

באמצעות המאמר הזה, ברור לראות את התפקיד החשוב של מצלמות זמן טיסה (ToF) בתחום הדימוי 3D. היתרונות של מצלמות ToF מדגישים גם את הפוטנציאל שלהם להפוך את התעשייה המבוססת על נתונים מרחביים מדויקים.
בעוד שיש לטכנולוגיות ראייה סטריאו, דימוי אור מובנה ו- ToF את היתרונות שלהם, מצלמות ToF בולטות ביכולתן לספק מדידות עומק ישירות, מדויקות ובלתי מוגדרות עם מורכבות תוכנה נמוכה יחסית. זה הופך אותם לאידיאלי ליישומים בהם מהירות, דיוק ואמינות קריטיים.

עם יותר מעשור של ניסיון בתעשייה בתפוקה ובהתאמה אישיתמצלמות OEMסינוסן יכולה לספק לך את פתרונות הדימוי המיוחדים ביותר עבור מודול המצלמה שלך. בין אם זה MIPI, USB, dvp או MIPI csi-2 ממשק, Sinoseen תמיד יש פתרון לשביעות רצונך, אנא תרגיש חופשי ליצור איתנו קשר אם אתה צריך משהו.